Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из CERN Hadron LINAC )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ускорительный комплекс ЦЕРН
Cern-accelerator-complex.svg
Список текущих ускорителей частиц в ЦЕРНе
Linac 3Ускоряет ионы
ОБЪЯВЛЕНИЕЗамедляет антипротоны
LHCСталкивается протоны или тяжелые ионы
LEIRУскоряет ионы
PSBУскоряет протоны или ионы
PSУскоряет протоны или ионы
СПСУскоряет протоны или ионы
Внутренний вид первого линейного ускорителя ЦЕРН

В ЦЕРН адронных ЛУ являются линейные ускорители , которые ускоряют пучки адронов с мертвой точки, которые будут использоваться в больших круговых ускорителей на объекте.

  • Первый линейный ускоритель ЦЕРН, работавший с 1958 по 1992 год.

  • Linac 2, работавший с 1978 по 2018 год, использовался для ускорения протонов.

  • Linac 3, в настоящее время (по состоянию на 2020 год) используется для ускорения ионов

  • Linac4, пришедший на смену Linac 2 в 2020 году, ускоряет отрицательные ионы водорода

Linac [ править ]

ЛУ [1] , несколько раз упоминается как PS ЛУ [2] и значительно позже ЛУ 1 , [3] был первый линейный ускоритель ЦЕРН, построенный , чтобы ввести 50 МэВ протонов в Протон синхротрона (PS). Созданный в начале 1950-х годов, его принципиальная конструкция была основана на аналогичном ускорителе в AERE в Англии. [4] Первые лучи были ускорены в 1958 году при токах 5 мА и длительности импульса 20 мкс, что на тот момент было мировым рекордом. [4] Ускоритель был полностью готов к работе к сентябрю 1959 года, когда была впервые достигнута расчетная энергия 50 МэВ. [4] [5]

С тех пор линейный ускоритель пережил фазу быстрого развития и постоянного улучшения выходных параметров. Это достигло кульминации в 1978 году, когда удалось достичь максимального протонного тока 70 мА при длительности импульса 100 мкс. [4] С 1972 года линейный ускоритель больше не доставлял протоны непосредственно к PS, а только к протонному синхротронному ускорителю (PSB). PSB был построен с учетом более высоких энергий пучков протонов еще до того, как они попадут в PS.

После того, как Linac 2 взял на себя задачу ускорения протонов в 1978 году, Linac продолжал использоваться в качестве надежного испытательного стенда для новых разработок. Это включало тестирование и внедрение радиочастотного квадрупольного в качестве исходного ускорителя, который заменил оригинальный генератор Кокрофта-Walton в 1984 г. Кроме того, способы создания и ускорения дейтронов, а-частицы и H - атомы были разработаны. Последние использовались в качестве тестовых лучей для LEAR . [4] С конца 1986 года линейный ускоритель также использовался для ускорения ионов кислорода и серы . [6] [7]

Линакный компьютер перестал использоваться в экспериментах летом 1992 года. [8] Затем он был выведен из эксплуатации и удален из туннеля, чтобы освободить место для линейного ускорителя 3; строительство которого началось в октябре 1992 года после того, как Линак был удален из туннеля. Части линейного ускорителя остаются музейными экспонатами на выставке Microcosm . [9]

Linac 2 [ править ]

ЛУ 2 , в начале просто упоминается как новый ЛУ [10] было объявлено в 1973 г. [11] Было принято решение построить новый линейный ускоритель, так как старый ЛУ не смог идти в ногу с техническим прогрессом в другой машины в ускорительном комплексе ЦЕРН. Linac 2 заменил линейный ускоритель в качестве основного источника протонных пучков в ЦЕРНе в 1978 году. Он сохранил ту же энергию пучка 50 МэВ, но позволил получить более интенсивные пучки с токами пучка до 150 мА и большей длительностью импульса 200 мкс. [12]

Первоначально обсуждалось дальнейшее обновление первого линейного ускорителя вместо создания полностью нового линейного ускорителя. Однако быстро стало ясно, что стоимость такого обновления будет почти такой же, как стоимость нового линейного ускорителя. Еще одним аргументом в пользу этой новой конструкции была возможность обеспечить плавный переход от одного линейного ускорителя к другому без простоев между ними. Также этот подход с двумя линейными ускорителями означал, что старый линейный ускоритель мог обеспечить резервную копию нового линейного ускорителя в течение первых лет эксплуатации.

Строительство Linac 2 началось в декабре 1973 г. с расчетным бюджетом в 21,3 млн швейцарских франков и было завершено в 1978 г. [13] Linac 2 имел длину 36 метров и располагался на уровне земли на главной площадке ЦЕРН. Он располагался в здании, параллельном старому туннелю Linac. [14]

За время своего существования Linac 2 претерпел несколько обновлений, чтобы идти в ногу с достижениями системы ускорителей CERN. Наиболее важной модернизацией была замена в 1993 году старого генератора Кокрофта-Уолтона на 750 кВ на радиочастотный квадруполь . В результате выходной ток увеличился до 180 мА. [15]

В конце 2000-х рассматривался вопрос о модернизации Linac 2 или создании нового линейного ускорителя для ввода частиц в HL-LHC. В конце концов было принято решение построить новый ускоритель, Linac4, который придет на смену Linac 2 в 2020 году. Linac 2 был отключен 12 ноября 2018 года в 15:00 директором по ускорителям ЦЕРН, и впоследствии был выведен из эксплуатации как часть инжектора LHC. Обновить проект. В процессе вывода из эксплуатации Linac 2 был отключен от других ускорителей ЦЕРН, поэтому он больше не может использоваться для ввода частиц в ускорители ЦЕРН или эксперименты. Однако большая часть аппаратного обеспечения ускорителя Linac 2 осталась (по состоянию на октябрь 2019 года) нетронутой в надежде превратить его в выставку, посвященную истории ЦЕРН. [14]

Linac 3 [ править ]

Linac 3 , также называемый Lead Linac [16], был построен внутри бывшего туннеля Linac 1 и сдан в эксплуатацию летом 1994 года (строительство началось в октябре 1992 года). Он был специально сконструирован для ускорения тяжелых ионов после испытаний с Linac 1 и растущего спроса со стороны научного сообщества, предложившего построить новый Linac, специально предназначенный для этой задачи. [6] Ускоренные частицы - это в основном ионы свинца , которые поступают в протонный синхротронный ускоритель (PSB), LHC и эксперименты с фиксированной мишенью на SPS и LEIR . Для ввода в эксплуатацию ЛЭИР также были ускорены ионы кислорода. [17]

После подготовки с 2013 года Linac 3 был адаптирован для ускорения ионов аргона в 2015 году. Они использовались в эксперименте NA61 / SHINE . [18] [19]

Точно так же Linac 3 ускорял ионы ксенона в 2017 году для физической программы NA61 с фиксированной мишенью. 12 октября 2017 года они были доставлены на Большой адронный коллайдер (LHC) для уникального набора данных: впервые ионы ксенона были ускорены и столкнулись в LHC. В течение шести часов четыре эксперимента на LHC могли собирать данные о сталкивающихся ионах ксенона. [20]

Ожидается, что Linac 3 будет использоваться как минимум до 2022 года. [21]

Linac4 [ править ]

Linac4, который иногда неточно называют Linac 4 , представляет собой нынешний линейный ускоритель, заменяющий устаревший линейный ускоритель 2. В отличие от своих предшественников, Linac4 ускоряет отрицательные ионы водорода до энергии 160 МэВ. [22] Ионы затем вводятся в протонный синхротронный ускоритель (PSB), где оба электрона затем отделяются от каждого из ионов водорода, и, таким образом, остается только ядро, содержащее один протон. Использование ионов водорода вместо протонов снижает и упрощает потери пучка при инжекции, а также позволяет большему количеству частиц накапливаться в синхротроне. [23]

ЦЕРН одобрил строительство Linac4 в июне 2007 года. Проект начался в 2008 году. [9]

Linac4 был построен в собственном туннеле, параллельном Linac 2, на главной площадке CERN. Причина для строительства ускорителя в собственном новом туннеле заключается в том, что его строительство может происходить одновременно с работой линейного ускорителя 2. [14]

Linac4 увеличил энергию в три раза по сравнению со своим предшественником, Linac 2, и достиг энергии 160 МэВ. Это увеличение энергии в сочетании с повышенным накоплением частиц позволит удвоить интенсивность луча, когда он позже будет доставлен на LHC. Это часть запланированного увеличения яркости LHC на 2021 год. [24]

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео ЦЕРН: знакомство с Linac4
  • Видео ЦЕРН: виртуальное посещение Linac4 в 3D

Ссылки [ править ]

  1. ^ "1959-1969: Десять лет из жизни машины" . ЦЕРН Курьер . 9 (11): 337–346. Ноябрь 1969 г.
  2. ^ Тейлор, CS (1964). Высокоточные характеристики линейного ускорителя CERN PS .
  3. ^ Haseroth, H .; Hill, C .; Têtu, P .; Weiss, M .; Wolf, BH; Leible, KD; Spätke, P .; Klabunde, J .; Лангенбек, Б. (1986). Ускорение ионов в CERN Linac 1 .
  4. ^ a b c d e История, разработки и недавние характеристики CERN Linac 1 [Проверено 18 июля 2018 г.]
  5. ^ Домашняя страница ЦЕРН: Линейный ускоритель 1 [Дата обращения 20.07.2018]
  6. ^ a b Д. Дж. Уорнер: Новые и предлагаемые линейные ускорители в ЦЕРН: инжектор LEP (e + / e-) и инжектор тяжелых ионов (Pb) SPS [Дата обращения 24 июля 2018]
  7. ^ Вольф, BH; Leible, K .; Spädtke, P .; Klabunde, J .; Langenbeck, B .; Angert, N .; Гоф, РА; Staples, J .; Caylor, R .; Howard, D .; MacGill, R .; Tanabe, J .; Haseroth, H .; Hill, C .; Tetu, P .; Weiss, M .; Геллер, Р. (1987). «Инжектор тяжелых ионов для CERN Linac 1» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях Раздел A . 258 (1): 1–8. Bibcode : 1987NIMPA.258 .... 1W . DOI : 10.1016 / 0168-9002 (87) 90074-X .
  8. ^ Сервер документов CERN: первый резервуар Linac 1 [ проверено 28 ноября 2011 г.]
  9. ^ а б Хюбнер, Курт; Карли, Кристиан; Стиренберг, Ренде; Бернет, Жан-Поль; Ломбарди, Алессандра; Хасерот, Гельмут; Вретенар, Маурицио; Кюхлер, Детлеф; Манглунки, Джанго; Циклер, Томас; Мартини, Мишель; Мори, Стефан; Метраль, Элиас; Гилардони, Симона; Мёль, Дитер; Шанель, Мишель; Стейнбах, Чарльз; Scrivens, Ричард; Льюис, Джулиан; Ринольфи, Луи; Джованноцци, Массимо; Хэнкок, Стивен; Пласс, Гюнтер; Гароби, Роланд (2013). Пятьдесят лет протонному синхротрону ЦЕРН: Том 2 . arXiv : 1309,6923 . DOI : 10,5170 / CERN-2013-005 . ISBN 978-92-9083-391-8. S2CID  117747620 .
  10. ^ «Новый Linac + 'старый' Booster = много протонов» [Nouveau Linac + «Booster» = умножение протонов]. Бюллетень ЦЕРН . Женева: ЦЕРН (45): 1-2. 6 ноября 1978 г.CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  11. ^ "Новый линейный ускоритель" [Un noveau Linac]. Бюллетень ЦЕРН . Женева: ЦЕРН (46): 1. 12 ноября 1973 г.CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  12. ^ Е. Boltezer и др .: Новый ЦЕРН 50-МэВ линейный ускоритель (1979) [Получено 2018-07-10]
  13. ^ Исследование проекта нового линейного ускорителя на 50 МэВ для CP S (1973) [Проверено 18 июля 2018]
  14. ^ а б в https://cerncourier.com/a/the-tale-of-a-billion-trillion-protons/
  15. ^ Отчет о техническом проектировании Linac4 [Дата обращения 18.07.2018]
  16. ^ «Ведущие ионы свинца к физике, первое полное ускорение ионов в Lead Linac» [Vers l'expérimentation, première pleine accélération des ion dans le linac à ion plomb]. Бюллетень ЦЕРН . Женева: ЦЕРН (24): 1–3. 13 июня 1994 г.CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  17. ^ Дюма, Л. "Работа источника GTS-LHC для инжектора адронов в ЦЕРН" . Физика высоких энергий и ядерная физика . 31 (Дополнение 1): 51–54. S2CID 107927154 . 
  18. ^ D Küchler et al .: Никогда не запускайте источник ионов ECR с аргоном в послесвечении в течение 6 месяцев! [Дата обращения 20 июля 2018]
  19. ^ Домашняя страница SHINE: NA61 / SHINE проливает свет на сильные взаимодействия [Дата обращения 20 июля 2018]
  20. ^ Домашняя страница ЦЕРН: Отчет LHC: ксенон в действии [Дата обращения 20.07.2018]
  21. ^ Домашняя страница ЦЕРН: Линейный ускоритель 3 [Дата обращения 20.07.2018]
  22. ^ Желтые отчеты ЦЕРН: Монографии (2020-09-18). «Желтые отчеты ЦЕРН: Монографии, Том 6 (2020): Отчет о проектировании Linac4» : 14 МБ. DOI : 10,23731 / CYRM-2020-006 . Cite journal requires |journal= (help)
  23. ^ Домашняя страница ЦЕРН: Линейный ускоритель 4 [Дата обращения 20.07.2018]
  24. ^ «ЦЕРН представляет новый линейный ускоритель» . журнал симметрии . Проверено 5 сентября 2017 .